黄原胶在食品工业中的应用

张丽静，王远亮， 王传花

（湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙 410125）

黄原胶又名汉生胶、黄杆菌胶等，是由甘蓝黑腐病黄单胞菌分泌的一种水溶性微生物胞外杂多糖。1969 年，黄原胶被美国食品与药品管理局（FDA）正式批准用于食品中。世界粮农组织（FAO） 及世界卫生组织（WHO） 也在1975 年批准黄原胶作为食品添加剂，而我国在1988 年批准黄原胶的食品级卫生标准并将其列入食品添加剂名单中。黄原胶为淡黄色或白色颗粒或粉末，微臭，无毒副作用。黄原胶分子是由D - 葡萄糖、D - 甘露糖、D - 葡糖糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的五糖重复单元大分子结构。易溶于水，不溶于大多数有机溶剂，耐酸、碱和盐，对温度和酶的作用不敏感。此外，黄原胶还具有明显的假塑性。黄原胶溶于水形成凝胶结构，增进水溶液黏度，因此可作为增稠剂、稳定剂应用在饮料、调味品等食品领域中。由于其分子上有亲水和亲油基团，能在蛋白质饮料、乳及乳制品等食品中起到一定的乳化作用，提高产品稳定性。

1 黄原胶的制备

通常选用甘蓝黑腐黄单胞菌或其变异株，将其置于含有葡萄糖、蔗糖或淀粉等碳源，豆粉、鱼粉或蛋白胨等氮源，适量的KH2PO4，CaCO3等无机盐，以及谷氨酸、柠檬酸、延胡索酸等生成促进剂的培养基中发酵[1]。发酵液再经过稀释、固液分离、沉淀、干燥、包装等步骤，即可得到食品级黄原胶。

国内一般通过醇沉法，即采用乙醇作为食品级黄原胶沉淀剂，但是乙醇损失较大。李时岩等人[2]采用先过滤、超滤除去黄原胶中大量不溶性和可溶性杂质、色素等，之后采用醇沉法进行提取，该提纯浓缩工艺减少了乙醇的用量。目前，灭菌方式通常采用巴氏杀菌，并且由于黄原胶的溶解度随温度的升高而增大，黏度随温度升高而降低，因此容易通过离心或过滤除去不溶物。Smith J H 等人[3]研究发现，当温度80～130 ℃，pH 值6.3～6.9，加热时间10～20 min 时，黄原胶的溶解度增大并且不会出现热降解现象，也不会造成细菌的破裂。

2 在食品工业中的应用

2.1 在饮料中的应用

饮料在贮藏期内，极易出现上浮、沉淀、分层等影响品质和口感的现象。因此，在工业生产中，需要在饮料中添加稳定剂，以此提高饮料的稳定性，延长悬浮饮料中颗粒的悬浮时间。黄原胶的亲水性较好，对温度、酸碱和盐的稳定性良好，能迅速溶解于水溶液中并形成稳定的溶胶，增加饮料的稠度，提升饮料的稳定性和颗粒悬浮性。

马寅斐等人[4]测定了0.004%，0.006%，0.008%，0.010%，0.012%的黄原胶添加量对芒果汁饮料稳定性的影响。结果表明，饮料的TSI 稳定性指数呈先降低后上升的趋势，在0.008%的添加量时，TSI 指数最小，饮料稳定性最高。且当其与CMC 9、结冷胶以添加量分别为0.012%，0.050%，0.015%复配时风味、口感及稳定性效果最好且高于市面上常见的芒果果汁饮料。陈刚等人[5]向花生乳饮料添加黄原胶，发现花生乳饮料乳化性得到了显著性的提高且黄原胶添加量越大，乳化性越好。都宇[6]通过向乳酸菌饮料中加入不同添加量的羧甲基纤维素钠、果胶、黄原胶和瓜尔豆胶进行正交试验，结果表明黄原胶对乳酸菌饮料稳定性有一定的影响。

2.2 在焙烤食品中的应用

焙烤食品是以粮、油、糖或甜味剂、蛋、乳等为主要原料，加以其他辅料，经调制、发酵、成型、熟制等工序制成的产品，包括面包、糕点、月饼、饼干等[7]。其中，面包和蛋糕主要组成成分为面粉、水、蛋等，经过发酵、焙烤等过程形成疏松多孔、蓬松柔软的烘焙食品。但是，在贮藏的过程中，极易因水分流失、淀粉老化而失去弹性。黄原胶是一种含有大量羟基的多糖，是一种亲水性胶体，能与面筋蛋白相互作用，形成复合空间网络结构，显著提高面筋蛋白持水性，提高面团的强度，从而增加焙烤食品的持水力、弹性、柔软度，改善口感，延长货架期。

宋臻善等人[8]的试验表明，添加0.05%～0.10%黄原胶的蛋糕放置7 d 后，蛋糕的硬度及硬度变化率均比空白对照组小，且添加0.10%黄原胶的蛋糕硬度变化率最小，说明添加0.10%的黄原胶可以延缓蛋糕老化。瞿力等人[9]研究发现，在面包中添加适量的黄原胶尤其是0.6%的添加量，可更好地改善面包口感、提高面包生产量、延缓面包的老化。范婷婷等人[10]研究了黄原胶同瓜尔豆胶、羟丙基甲基纤维素（HPMC）和海藻酸钠进行复配对面包品质的影响。研究表明，黄原胶、海藻酸钠与HPMC 以1∶2∶6 复配时，可更好地改善面包的烘焙品质，提高面包的抗老化性能。

2.3 在乳及乳制品中的应用

液态乳制品既含有脂肪、蛋白质等大分子物质，也含有无机盐离子等小分子物质，体系复杂。在生产过程中，容易出现脂肪上浮、乳清析出、蛋白质凝固沉淀、分层等问题。因此，在乳制品工业中，需要额外添加乳化剂、增稠剂等使之形成稳定、均匀的分散体系。黄原胶具有亲水性和亲油性基团，能够聚集在水油界面，降低表面张力，阻止液滴聚集，起到乳化作用，从而避免乳制品发生分层现象、提高蛋白质的稳定性、避免蛋白质沉淀等。

李向东等人[11]在研发牛奶布丁时，将卡拉胶、黄原胶和变性淀粉复配制作牛奶布丁。结果表明，卡拉胶、黄原胶和变性淀粉协同作用较好，并且分别以0.25%，0.20%，3.00%的添加量制作出的牛奶布丁质构最好。刘丹[12]通过将黄原胶和瓜尔豆胶复配来研究它们对复原乳稳定性的影响，结果表明，黄原胶和瓜尔豆胶适当的复配比例可减少蛋白质间的聚集，使复原乳更加稳定。

2.4 在粮食及粮食制品中的应用

面团是向面粉中加入少量水经过一段时间揉搓使之成团形成的，依靠面筋蛋白保持一定的形状。黄原胶吸水能力较强，可与水结合形成黏性凝胶，与淀粉颗粒、面筋蛋白结合形成三维空间网状结构，从而增加面团的持水性，增强面筋强度，提高面团的稳定性[13]。

何承云等人[14]向馒头中添加一定量的黄原胶，发现黄原胶使馒头的硬度、黏着性、咀嚼性降低，而弹性、内聚性和回复性升高，且黄原胶添加量为0.10%时，改善馒头质构的效果最好。

向面条中添加适量的黄原胶可加大面筋蛋白与淀粉粒的结合，提高面团结构的紧密性。冯俊敏等人[15]在研究冷冻面条的试验时发现，黄原胶能够提高冷冻面条的最大拉断力，降低冷冻面条在贮藏过程中的熔化焓和冻结水含量，防止冷冻面条面筋膜受到伤害，提升面条的稳定性。

此外，在速冻饺子或馄饨皮中加入黄原胶，可以起到改善面皮口感、减少烹饪时的烂皮和混汤度，并且在馅料中加入一定量的黄原胶，能够使馅料汤汁浓郁饱满[16]。

2.5 在调味品中的应用

黄原胶具有良好的水溶性，遇水可快速溶解形成溶胶，起到增稠的作用，并且对热、酸、碱和盐等具有很强的稳定性，因此可添加在调味料中使用。陶德才[17]在辣鲜露调味料的工艺中加入黄原胶来保持辣鲜露水溶液体系的稳定性。通过添加0.05%～0.40%的黄原胶与其他小料，如食盐、苹果酸、I+G等混合进行黏度试验，结果表明黏度随黄原胶添加量的增加而升高。当添加量为0.2%，0.3%，0.4%时，辣鲜露的瓶底无沉淀物，瓶壁无挂壁分层现象。岑剑伟等人[18]在制备海鲜酱时发现，如果只加淀粉需要更多的淀粉并且制得的海鲜酱久置容易出现结块现象。而当用4%淀粉与0.25%黄原胶混合使用时，不仅可达到理想的稠度，还能避免久置结块现象。王嫣等人[19]的研究表明，黄原胶与变性淀粉复配，可进一步提高番茄沙司的稳定性、黏度及光泽度，并赋予番茄沙司细腻口感。陈春香[20]在酱油中添加黄原胶，得到的酱油色泽浓郁，体浓挂壁，更易上色，档次更好。

2.6 在冷冻饮品中的应用

冰激凌是以牛奶、奶油和糖等为原料，辅以其他添加剂，经过一系列工艺而制作的一种冷冻饮品。品质良好的冰激凌具有口感细腻、持形能力长、香醇浓厚等特点。黄原胶在-18～100 ℃范围内均能起到稳定乳化液的作用，抑制水分子迁移，控制冰晶生长速度，使冰激凌口感绵软、细腻并能增加配料的黏度，使得冰激凌具有良好的可塑性、持形性、黏性和柔软性[21]。刘梅森等人[22]研究表明，黄原胶可显著提高软冰激凌的膨胀率、黏度、抗融性，降低产品硬度。郑梅霞等人[23]向酸奶冰激凌中添加黄原胶FJAT-10151-DTJZ，发现其能明显提高冰激凌的抗融性和膨胀率，抑制冰晶的增大。

3 结语

黄原胶以其优异、独特的理化特性及食用安全性，可作为增稠剂、乳化剂、悬浮剂等在乳及乳制品、饮料、烘烤食品、粮食及粮食制品、调味品及冷冻饮品等领域中的广泛应用[24]，以此增强食品的稳定性、提高食品的品质、延长食品的货架期等，具有巨大的市场价值[25-26]。并且，随着研究的深入，黄原胶作为一种微生物胞外多糖，不被人体所消化，并且其热量也较低，因此可作为一种良好的膳食纤维应用在功能性食品上。但是，目前国内的食品级黄原胶生产、研发及应用等还不够深入，在未来仍需不断改进生产工艺，提高生产效率和黄原胶品质，并且降低生产成本，此外还需加强对黄原胶产品的研发及拓宽黄原胶的应用[27-28]。